DE2020568C - Vorrichtung zur Betätigung eines Ventils mit einem drehbaren Verschlußteil mittels druckmittelbeaufschlagter Kolben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betäti- zum Zweck einer vereinfachenden Darstellung als gung eines Ventils mit einem drehbaren Verschluß- Kreis abgebildet ist. Dieser Nocken ist drehfest mit teil, bestehend aus zw/ei in einem Zylinder angeord- einer Antriebswelle 5 eines Ventils verbunden, das in neten, druckmittelbeaufschlagten Kolben, in welche der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der Mittelpunkt ein an der außerhalb der Zylinderachse angeordneten 5 dieses Nockens liegt exzentrisch gegenüber der AnAntriebswelle des Ventils angelenkter Drehteil ein- triebswelle des Ventils. Am Umfang des Zylinders greift. sind zwei Einlasse 6 und 7 vorgesehen, durch die das

Es ist eine solche Vorrichtung' bekannt, bei der in Druckmittel über Kanäle 8 und 9 den beiden äußeren einem Zylinder zwei über eine geschlitzte Kolben- Kammern des Zylinders zugeführt wird,
stange miteinander verbundene Kolben vorgesehen io Die beiden Kolben 2 und 3 können sich vollkomsind, die abwechselnd mit dem Druckmittel beauf- men frei sowohl in Längsrichtung der Zylinderachse schlagt werden. In den Schlitz der Kolbenstange greift als auch um ihre eigene Achse bewegen. Da am Umeine an der Antriebswelle des Ventils angelenkte Ga- fang dieser Kolben keinerlei Führungsflächen vorbei ein, die an einem zentrisch gelagerten Bolzen an gesehen sind, sind zwei ringförmige Wulste 10 vorder Kolbenstange gesuhrt ist und die Schiebebewe- 15 gesehen, die zwischen sich eine Ringnut 11 einschliegung der Kolben in eine Drehbewegung der Ventil- ßen, die zur Aufnahme eines Dichtungsringes dient, antriebswelle umwandelt. Während der Betätigung liegt der Nocken, der die

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung wird die Drehbewegung auf die Antriebswelle 5 überträgt, mit

Hin- und Herbewegung der druckmittelbeaufschlag- seinem Umfang unter Reibung gegen die Oberflächen

ten Kolben, die in zwei parallel nebeneinanderliegen- 20 12 der beiden Kolben an. Um eine übermäßige Ab-

den Zylindern angeordnet und durch jt eine Kolben- nutzung bzw. ein »Fressen« zu vermeiden, können

stange miteinander verbunden sind, über einen beid- die Kolben entweder aus einem selbstschmierendem

seitig in die ebenfalls mit Schlitzen versehenen KoI- Material hergestellt sein oder aus einem solchen Ma-

benstangen eingreifenden Hebel als Drehbewegung terial bestehende Scheiben aufweisen, oder es kann

auf die zentrisch gelagerte Ventilantriebswelle über- as schließlich auch im Mittelpunkt der stirnseitigen

tragen. Kreisflächen der Kolben eine Rolle vorgesehen sein,

DL* bekannten Vorrichtungen sind v.egen der Ver- um die innere Reibung des Systems zu vermindern,

wendung vieler komplizierter Bauteile und der damit Die beiden Zuleitungen 6 und 7 sind mit einem

bei der Steuerung hervorgerufenen hohen Reibungs- oder auch mit zwei Mehrwegeventilen verbunden, so

kräfte nachteilig. Zur Überwindung dieser Reibungs- 30 daß, wenn das Druckmittel durch die Zuleitung 6 ein-

kräfte müssen einerseits hohe Drücke angewendet strömt, die Bohrung 7 mit der freien Atmosphäre in

werden, was eine stabile Konstruktion voraussetzt, Verbindung steht und umgekehrt. Das in die Zulei-

und andererseits weisen diese Vorrichtungen große tung 6 einströmende Druckmittel ve-treibt die im

Abmessungen auf, um die für das Lösen des Ventils Zylinderinneren vorhandene Luft durch die Leitung 9

notwendige Kraft aufzubringen da kein auf das 35 und den Auslaß 7. Bewegen sich die beiden Kolben

Widerstandsmoment des Ventils einwirkendes Kor- in Richtung des Pfeiles F, wobei der Kolben 2 gegen

rektursystem vorhanden ist. den Umfang des Nockens 4 gepreßt wird, so wirkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter auf diesen ein Drehmoment, so daß die Antriebs-Verwendung von wenig Bauteilen einen konstruktiv welle 5 des Ventils eine Drehbewegung ausführt. Der einfachen, nur einen verhältnismäßig geringen Raum 40 umgekehrte Vorgang spielt sich ab, wenn der Kolin Anspruch nehmenden Ventilantrieb zu schaffen, ben 3 von dem Druckmittel beaufschlagt wird,
der den während der Betätigung des Ventils auftre- Solange die Vorrichtung nicht unter Druck steht, tenden veränderlichen Widerstandsmomenten Rech- sind beide Kolben vollkommen frei, da sie weder mit nung trägt und mit dem eine genaue Einstellung der dem Nocken 4 noch unter sich selbst verbunden sind. Ventilendstellungen erreichbar ist. 45 Dies hat zur Folge, daß die Vorrichtung automatisch

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- auskuppelt, wenn sie nicht vom Druck beaufschlagt löst, daß die Kolben als in dem Zylinder schwim- ist, so daß gegebenenfalls etwa auftretende Unregelmend gelagerte, flache Frcikolben und der Drehteil mäßigkeiten leicht von Hand beseitigt werden könals Nocken ausgebildet sind und die Kolben mit nen. So kann beispielsweise die Antriebswelle S an ihrem vom Druckmittel nicht beaufschlagten Kolben- 50 dem dem Zylinder entgegengesetzten Ende des Venboden an den Flanken des Nockens anliegen. tils aus diesem herausgeführt sein, so daß bei irgend-

Weiterc Merkmale der Erfindung ergeben sich aus welchen Betriebsstörungen das Ventil von Hand be-

den Unteransprüchen. tätigt werden kann. Darüber hinaus kann an der er·

tn der Zeichnung sind mehrere AusfUhrüngsbei- findungsgemaßen Vorrichtung noch eine mechanische

spiele der Erfindung in schematisier Weise darge- jj Anzeige für dfe jeweilige Stellung der Antriebswelle

stellt. Es zeigt vorgesehen sein, wie auch Kontakte für eine Fern·

Fig. 1 einen Längsschnitt längs der Mittelachse anzeige bzw. Fernregistrierung der Ventilstellung

einer Betätigungsvorrichtung, wobei die Teile solcher Zusatzeinrichtungen im In·

Fig.2 einen ebensolchen Schnitt durch ein ande- neren des Gehäuses untergebracht werden können res AusfUhrungsbeispiel, 60 ohne daß diese» vergrößert werden müßte.

Fig.3 einen ebensolchen Schnitt durch ein weite- Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig.2 ist nut

res AusfUhrungsbeispiel, einer der beiden Kolben in direkter Verbindung ml

Fig. 4 eine Stirnseitenansicht eines in der Vorrich· einem Druckerzeuger, Bine solche Konstruktion is

tung verwendeten Nockens. insbesondere dann vorteilhaft, wenn das von dei

Die Vorrichtung nach der Fig. 1 weist ein zylin- 6$ Vorrichtung gesteuerte Ventil keine Haftreibung be

drisch**. Oehiiuse 1 auf, in welchem zwei flache Frei· nötigt, um in einer bestimmten, offenen oder ge

kolben 2 und 3 geführt sind. Zwischen diesen beiden schlossenen Stellung zu bleiben.

Kolben ist «in Nocken 4 ungeordnet, dar lediglich Sei dieser Konstruktion wurde der Zylinder 1 ai

seinem einen Ende etwas verlängert, um auf diese luft einen vollkommenen Rückwärtshub der beweg-Weise einen zusätzlichen Raum 13 zu schaffen, der liehen Teile, ohne daß der Druck in diesem Raum größer ist als das Volumen des Raumes 14 auf der wesentlich abfällt. Am Ende dieses Vorganges entgegengesetzten Seite des Zylinders, wenn die KoI- herrscht in beiden Kammern 13 und 14 Atmosphärenben sich jeweils in ihrer äußersten Stellung befinden. 5 druck, und die Vorrichtung befindet sich wiederum Darüber hinaus ist der Raum 13 mit dem Raum 14 im Gleichgewicht. Es muß darauf hingewiesen werüber eine Leitung 15 mit geringem Durchmesser ver- den, daß bei einigen wenigen Ventilen mit um 90° bunden, in die ein Ventil eingebaut ist, das eine Kugel gegeneinander versetzten Wirkstellungen des dreh-16 aufweist, die eine zu dem Raum 14 führende baren Organs eine gewisse Kraft aufgewendet werden kleine Bohrung 17 verschließt ₁₀ muß, wenn die beiden Räume in Verbindung mit der Die Kugel 16 liegt in ihrer anderen Stellung gegen Außenluft stehen, damit das Ventil in der eingenomeinen Ventilsitz 18 an, der sich am Umfang einer menen Stellung verbleibt. In diesem Fall ist es verBohrung 19 befindet, die eine Verbindung mit der hältnismäßig einfach, auf einer Seite eine Feder vor-Außenluft herstellt. Die Kugel 16 verschließt somit zusehen, die genau den erforderlichen zusätzlichen den Raum 14 sowohl gegenüber der Außenluft als i₅ Druck ausübt, um die Vorrichtung in der Grenzstdauch gegenüber dem Raum 13. lung am anderen Ende des Z'inders zu halten. In Wie schon ausgeführt wurde, liegt der erfindungs- der anderen Stellung des Ventils kann man Kolben gemäßen Vorrichtung insbesondere die Aufgabe zu- unterschiedlicher Durchmesser vorsehen, um eine gründe, diese Vorrichtungen möglichst klein zu hai- Differenzwirkung zu erzielen, wenn die beiden Räume ten. Verwendet man eine Feder oder eine bestimmte ao 13 und 14 unter Druck stehen, so daß auf Grund diezusätzliche Menge komprimierter Luft, so sieht man ser Druckdifferenz das bewegliche System in seiner leicht ein, daß man bei der ersten Betätigung des Grenzstellung gehalten wird. Im Falle der einfach Ventils Kraft aufwenden muß, um die Rückstellfeder wirkenden Vorrichtung kann man natürlich eine Fe- «-U spannen bzw. das Druckmedium zusammenzudrük- der verwenden, um den Rücklauf zu bewirken,
ken. Verwendet man für die Rückstellung eine Druck- 45 Ein solches Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3. flüssigkeit, so ist es notwendig, daß der von ihr ein- Der Zylinder 1 ist zu diesem Zweck ebenfalls wie im genommene Raum groß genug ist, um zu verhindern, Falle des vorhergehenden Ausführungsbeispieles eindaß sich bei der Ausdehnung der Flüssigkeit der seitig verlängert, um im Raum 13 eine oder mehrere Druck zu stark senkt. Federn 21 anordnen zu können, die sich in einer Ver-Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die fol- 30 tiefung 22 des Kolbens 2 an diesem abstützt. In diegende. Wenn die beiden Kolben ihre Stellung am wei- sem Fall ist nur eine Zuleitung 20 für das Druckmitt^sten rechts einnehmen, leitet man am Einlaß 20 tel vorgesehen, das auf den Kolben 3 wirkt.
Druckluft ein. Die beweglichen Teile verschieben Die Wirkungsweise dieses Ausführunfv>beispieles sich also g*nz nach links, und die im Raum 13 vor- is· ebenfalls verhältnismäßig einfach, wobei an dem handene Luft entweicht über die Leitung 15 und den 35 Einlaß 20 mittels eines Mehrwegeventils im Wechsel Auslaß 19 ins Freie, da die öffnung 17 durch den eine Druckluftquelle und die Außenluft angeschlos-Kolben 3 verschlossen ist. Am Ende aer Verschie- sen ist. Wird der Kolben 3 unter dem Einfluß des bung liegt die Bohrung 17 frei, und die Kugel 16 wird Druckmittels nach links verschoben, wie dies in angehoben, so daß sie die Leitung 15 an ihrer Mün- Fig. 3 dargestellt ist, so befindet sich die Feder21 in dung 18 verschließt. Der Raum 13 füllt sich stetig 40 gespanntem Zustand. In diesem Augenblick genügt und verhältnismäßig langsam mit zunehmend korn- es, die Zuleitung 20 in Verbindung mit der Außenluft primierter Luft, da die Leitung 15 nur einen geringen zu bringen, um zu erreichen, daß sich die Feder 21 Durchmesser aufweist. Auf diese Weise setzt das Me- entspannt und das bewegliche System nach rechts dium im Raum 13 der Bewegung der Kolben am Ende verschiebt, so daß der Nocken 4 verschwenkt und dader Betätigung des Ventils praktisch keinen Wider- 4s mit die Antriebswelle 5 des Ventils gedreht wird. In stand entgegen. der Zeichnung ist lediglich eine einzige Feder darin diesem Augenblick ist das betätigte Ventil ent- gestellt; es können jedoch vorteilhafterweise mehrere weder vollkommen geöffnet oder vollkommen ge- solche Federn verwendet werden,
schlossen, und die Druckluft strömt weiterhin über In den Fi,;. 1 bis 3 ist, wie schon ausgeführt den Einlaß 20 in den Raum 14 und von diesem über so wurde, zur vereinfachenden Darstellung der Nocken die Leitungen 15 in den Raum 13 so lange, bis der in Gestalt eines Kreises dargestellt. Bei der prak-Druck im Raum 13 und im Raum 14 gleich groß ist. tischen Ausführung einer solchen Vorrichtung gibt In diesem Augenblick ist die Vorrichtung unter man jedoch vorteilhafterweise dem Nocken eine Druck und im Oleichgewicht, und das Ventil verharrt solche Gestalt auf, daß auf die Antriebswelle 5 das in seiner Orenzsteltung. 55 jeweils für die Betätigung des Ventils erforderliche

Löst man die Druckleitung von dem Einlaß 20 und Drehmoment ausgeübt wird.

stellt man die Verbindung mit der Außenluft her, so Dieses Profil kann auf eine sehr exakte Weise betreibt die im Raum 13 vorhandene Druckluft die be- stimmt werden. Im Falle eines konstanten Druckes weglichen Teile der Vorrichtung nach rechts in die des Druckmittels ist die auf den Nocken ausgeübte andere Exfrem-Stellbr.g. Bs entweicht zwar ein wenig 60 Kraft nach Größe und Richtung konstant. Die Ande· komprimierte Luft durch die Leitung 15, aber dies rung des Drehmomentes ist eine ausschließliche Funkhat keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der Vor- tion des Punktes, an dem der Nocken gegen den jerlchtung, da diese Leuung einen sehr kleinen Durch· wells treibenden Kolben anliegt. Das auf den Nocken messer aufweist, der so dimensioniert ist, daß die ausgeübte Drehmoment, das eine Funktion der Lage Ausströmgeschwindigkeit gegenüber der Verschie· «s des vorgenannten Berührungspunktes ist, kann somit bung der Kolben klein bleibt. dem Widerstandsmoment des Ventils gleichgesetzt Da aber der Raum 13 wesentlich größer ist als der werden, das wiederum eine Funktion der Winkelstein RLum U, bewirkt die in ihm eingeschlossene Druck· lung der Ventlkvelle i*t. Auf diese Weise ist es sehr

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einfach, empirisch im Näherungsverfahren das sllgste Profil des Nockens zu bestimmen.

P i g. 4 zeigt einen solchen Nocken in Stirnseiten* ansicht. Dieser kann beispielsweise aus Leichtmetall bestehen und* an seinem Umfang ein Pedefstuhlband 23 aufweisen, dessen beide Enden 24 in eine schlitz* förmige fandoffene Aussparung 25 des Nockuns ein*

Ststeekt sind. Die Berührungszonen mit den beiden olben sind durch eine strichpunktierte Linie enge* deutet. ie

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zur Betätigung eines Ventils mit einem drehbaren Verschlußteil, bestehend aus zwei in einem Zylinder angeordneten druckmittel* if beaufschlagten Kolben, in welche ein an der außerhalb der Zylinderachse angeordneten Antriebswelle des Ventils angelenkter Drehteil ein* greift, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2,S) als in dem Zylinder (1) schwtav μ mend gelagerte, flache Preikolben und der Dreh* teil als Nocken (4) ausgebildet sind und die KdI* ben (2, J) mit ihrem von Druckmittel nicht be* aufschlagten Kolbenboden (12) an den Hanken (26) des Nockens (14) anliegen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge* kennzeichnet, dal das Profil des Nockens (4) entsprechend dem von der Antriebswelle Ii) in den einzelnen Winkelstellungen auszuübenden Dreh* moment ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da* durch gekennzeichnet, daß die Randzone des Nockens (4) aus Hartmetall besteht.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1

   dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben eine gegen den Nocken (4) anliegende e aus hartem selbsisehfflierendem Werkstoff aufweisen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gegen

   ' den Nocken (4ί anliegenden Stirnfläche der Kolben (2, S) eine Druckrolle angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen